1、【转载】坐标系统详解坐标系统是 GIS 图形显示、数据组织分析的基础，所以建立完善的坐标投影系统对于 GIS 应用来说是非常重要的，不过由于搞清楚那么多的投影类型、坐标系统是一件很麻烦的事情。上大学那会儿没有好好学地图学（好好学了估计也不会考虑那么多，嘿嘿。），所以现在不得不补补了（PS ：下周就能回家了，昨天刚买好了火车票，正高兴着呢。 都差不多一年没回家了。好了，言归正传，下面整理了些东西，搞搞清楚 GIS 的坐标投影系统，目的呢就是开发一个实现坐标投影转换的小模块-这是后话，先把基础的东西搞清楚）GIS 的坐标系统呢大致有三种（本人认为的国外国内做 GIS 最好的 ESRI 和 Supe
2、rmap 都是这么分的）：Plannar Coordinate System（平面坐标系统，或者 Custom 用户自定义坐标系统）、Geographic Coordinate System(地理坐标系统）、Projection Coordinate System(投影坐标系统)。这三者并不是完全独立的，而且各自都有各自的应用特点。如平面坐标系统常常在小范围内不需要投影或坐标变换的情况下使用，在 Arcgis 中，默认打开数据不知道坐标系统信息的情况下都当作 Custom CS 处理，也就是平面坐标系统。而地理坐标系统和投影坐标系统又是相互联系的，地理坐标系统是投影坐标系统的基础之一，二者的区
3、别联系在下文详述，下面先搞清楚几个基本的概念(参考自 Jetz 大侠的博客：http:/ ）：1、椭球面(Ellipsoid)地图坐标系由大地基准面和地图投影确定，大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的大地基准面，我们通常称谓的北京 54 坐标系、西安 80 坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从 1953 年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky) 椭球体建立了我国的北京 54 坐标系，1978 年采用国际大地测量协会推荐的IAG 75 地球椭球体建立了我国新的大地坐标系 -西安 80 坐标系， 目前 GPS 定位所得出的结果都属
4、于 WGS84 坐标系统， WGS84 基准面采用 WGS84 椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心的坐标系。因此相对同一地理位置，不同的大地基准面，它们的经纬度坐标是有差异的。 采用的 3 个椭球体参数如下（源自“全球定位系统测量规范 GB/T 18314-2001”）： 椭球体 长半轴 短半轴 Krassovsky 6378245 6356863.0188 IAG 75 6378140 6356755.2882 WGS 84 6378137 6356752.3142 理解：椭球面是用来逼近地球的，应该是一个立的椭圆旋转而成的。输入坐标（度） 北京 54 高斯投影（米） WGS8
5、4 高斯投影（米） 纬度值（X ） 32 3543664 3543601 经度值（Y ） 121 21310994 21310997 理解：椭球面和地球肯定不是完全贴合的，因而，即使用同一个椭球面，不同的地区由于关心的位置不同，需要最大限度的贴合自己的那一部分，因而大地基准面就会不同。3、高斯投影 (Gauss Projection)（1）高斯-克吕格投影性质 高斯-克吕格(Gauss-Kruger) 投影简称“ 高斯投影”，又名“等角横切椭圆柱投影 ”，地球椭球面和平面间正形投影的一种。德国数学家、物理学家、天文学家高斯（Carl Friedrichauss，1777 一 1855）于十九世
6、纪二十年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格（Johannes Kruger，18571928）于 1912 年对投影公式加以补充，故名。该投影按照投影带中央子午线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，确定函数的形式，从而得到高斯一克吕格投影公式。投影后，除中央子午线和赤道为直线外， 其他子午线均为对称于中央子午线的曲线。设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按上述投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标 x 轴，赤道的投影为横坐标 y
7、轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系。 高斯-克吕格投影在长度和面积上变形很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大之处在投影带内赤道的两端。由于其投影精度高，变形小，而且计算简便（各投影带坐标一致，只要算出一个带的数据，其他各带都能应用），因此在大比例尺地形图中应用，可以满足军事上各种需要，能在图上进行精确的量测计算。 （2）高斯-克吕格投影分带 按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带,这是高斯投影中限制长度变形的最有效方法。分带时既要控制长度变形使其不大于测图误差，又要使带数不致过多以减少换带计算工作，据此原则将地球椭球面沿子午线划分成经差相等的瓜瓣形地带,以便分带投
8、影。通常按经差 6 度或 3度分为六度带或三度带。六度带自 0 度子午线起每隔经差 6 度自西向东分带，带号依次编为第1、260 带。三度带是在六度带的基础上分成的，它的中央子午线与六度带的中央子午线和分带子午线重合，即自 1.5 度子午线起每隔经差 3 度自西向东分带，带号依次编为三度带第1、2120 带。我国的经度范围西起 73东至 135，可分成六度带十一个，各带中央经线依次为 75、81 、87、117、123 、129、135，或三度带二十二个。六度带可用于中小比例尺（如 1：250000）测图，三度带可用于大比例尺（如 1：10000 ）测图，城建坐标多采用三度带的高斯投影。 （3
9、）高斯-克吕格投影坐标 高斯- 克吕格投影是按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统。以中央经线投影为纵轴(x), 赤道投影为横轴(y), 两轴交点即为各带的坐标原点。纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标均为正值。横坐标如以中央经线为零起算，中央经线以东为正，以西为负，横坐标出现负值，使用不便，故规定将坐标纵轴西移 500 公里当作起始轴，凡是带内的横坐标值均加 500 公里。由于高斯-克吕格投影每一个投影带的坐标都是对本带坐标原点的相对值，所以各带的坐标完全相同，为了区别某一坐标系统属于哪一带，在横轴坐标前加上带号，如(4231898m,21655933m
10、)，其中 21 即为带号。 （4）高斯-克吕格投影与 UTM 投影 某些国外的软件如 ARC/INFO 或国外仪器的配套软件如多波束的数据处理软件等，往往不支持高斯-克吕格投影，但支持 UTM 投影，因此常有把 UTM 投影坐标当作高斯- 克吕格投影坐标提交的现象。 UTM 投影全称为“ 通用横轴墨卡托投影 ”，是等角横轴割圆柱投影（高斯-克吕格为等角横轴切圆柱投影），圆柱割地球于南纬 80 度、北纬 84 度两条等高圈，该投影将地球划分为 60 个投影带，每带经差为 6 度，已被许多国家作为地形图的数学基础。UTM 投影与高斯投影的主要区别在南北格网线的比例系数上，高斯-克吕格投影的中央经线
11、投影后保持长度不变，即比例系数为 1，而 UTM 投影的比例系数为 0.9996。UTM 投影沿每一条南北格网线比例系数为常数，在东西方向则为变数，中心格网线的比例系数为 0.9996，在南北纵行最宽部分的边缘上距离中心点大约 363 公里，比例系数为 1.00158。 高斯-克吕格投影与 UTM 投影可近似采用Xutm=0.9996 * X 高斯，Yutm=0.9996 * Y 高斯进行坐标转换。以下举例说明 (基准面为WGS84)： 输入坐标 （度） 高斯投影 （米） UTM 投影（米） Xutm=0.9996 * X 高斯, Yutm=0.9996 * Y 高斯 纬度值（X） 32 35
12、43600.9 3542183.5 3543600.9*0.9996 3542183.5 经度值（Y） 121 21310996.8 311072.4 (310996.8-500000)*0.9996+500000 311072.4 注：坐标点（32,121）位于高斯投影的 21 带，高斯投影 Y 值 21310996.8 中前两位“21”为带号；坐标点（32,121）位于 UTM 投影的 51 带，上表中 UTM 投影的 Y 值没加带号。因坐标纵轴西移了 500000 米，转换时必须将 Y 值减去 500000 乘上比例因子后再加 500000。 理解：高斯投影的方法就是保持赤道和中央经线不
13、变形，把球面摊平。方法：用一个椭圆柱套住椭球，把它投影到椭圆柱上，然后打开椭圆柱即可。 4、其他 WGS 84 是常用的经纬度的椭球面，也是一个公开的基准面。 正转换:经纬度高斯投影坐标。 大地基准面用于高斯投影，或者高斯分带投影，无论是 54，80 ，还是 wgs84，都有可能。 在不同的基准面下，同一个点的经纬度不同，投影坐标也不同。地理坐标网（经纬网） 为了制作和使用地图的方便，高斯克吕格投影的地图上绘有两种坐标网：地理坐标网和直角坐标网。在我国 1：1 万1：10 万地形图上，经纬线只以图廓的形式表现，经纬度数值注记在内图廓的四角，在内外图廓间，绘有黑白相间或仅用短线表示经差、纬差 1
14、的分度带，需要时将对应点相连接，就构成很密的经纬网。在 1：20 万1：100 万地形图上，直接绘出经纬网，有时还绘有供加密经纬网的加密分割线。纬度注记在东西内外图廓间，经度注记在南北内外图廓间。直角坐标网（方里网） 直角坐标网是以每一投影带的中央经线作为纵轴（X 轴），赤道作为横轴（ Y 轴）。纵坐标以赤道我 0 起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标都是正值。横坐标本应以中央经线为 0 起算，以东为正，以南为负，但因坐标值有正有负，不便于使用，所以又规定凡横坐标值均加 500 公里，即等于将纵坐标轴向西移 500 公里。横坐标从此纵轴起算，则都成正值。然后，以公里为单位，按相
15、等的间距作平行于纵、横轴的若干直线，便构成了图面上的平面直角坐标网，又叫方里网。Geographic Coordinate System 和 Projection Coordinate System 的区别和联系：地理坐标系统(Geographic Coordinate System)1、首先理解地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直译为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。很明显，Geographic coordinate system 是球面坐标系统。我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系
16、统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求 我们找到这样的一个椭球体。这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。具有长半轴，短半轴，偏心率。以下几行便是 Krasovsky_1940 椭球及其相应参数。 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000 然而有了这个椭球体以后还不够，
17、还需要一个大地基准面将这个椭球定位。在坐标系统描述中，可以看到有这么一行： Datum: D_Beijing_1954 表示，大地基准面是 D_Beijing_1954。 - 有了 Spheroid 和 Datum 两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。 完整参数： Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian（起始经度）: Greenwich (0.000000000000000000) Datum（大地基准面）: D_Beijing_1954 Spheroid
18、（参考椭球体）: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 投影坐标系统(Projection Coordinate System)2、接下来便是 Projection coordinate system（投影坐标系统），首先看看投影坐标系统中的一些参数。 Projection: Gauss_Kruger Parameters: False_Easti
19、ng: 500000.000000 False_Northing: 0.000000 Central_Meridian: 117.000000 Scale_Factor: 1.000000 Latitude_Of_Origin: 0.000000 Linear Unit: Meter (1.000000) Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954 Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian: Gre
20、enwich (0.000000000000000000) Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 从参数中可以看出，每一个投影坐标系统都必定会有 Geographic Coordinate System。投影坐标系统，实质上便是平面坐标系统，其地图单位通常为米。 那么为什么投影坐标系统
21、中要存在坐标系统的参数呢？ 这时候，又要说明一下投影的意义：将球面坐标转化为平面坐标的过程便称为投影。好了，投影的条件就出来了： a、球面坐标 b、转化过程（也就是算法） 也就是说，要得到投影坐标就必须得有一个“拿来”投影的球面坐标，然后才能使用算法去投影！即每一个投影坐标系统都必须要求有 Geographic Coordinate System 参数。 3、我们现在看到的很多教材上的对坐标系统的称呼很多，都可以归结为上述两种投影。其中包括我们常见的“非地球投影坐标系统”。 _ 大地坐标（Geodetic Coordinate）大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点 P 的位置用大地经度
22、 L、大地纬度 B 和大地高 H 表示。当点在参考椭球面上时，仅用大地经度和大地纬度表示。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角，大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。 方里网:是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线，所以称之为方里网，由于方里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线，故又称直角坐标网。 在 1：1 万1：20 万比例尺的地形图上，经纬线只以图廓线的形式直接表现出来，并在图角处注出相应度数。为了在用图时加密成网，在内外图廓间还绘有加密经纬网的加密分划短线(图式中称“分度带”)
23、 ，必要时对应短线相连就可以构成加密的经纬线网。1：2 5 万地形图上，除内图廓上绘有经纬网的加密分划外，图内还有加密用的十字线。 我国的 1：50 万1 ：100 万地形图，在图面上直接绘出经纬线网，内图廓上也有供加密经纬线网的加密分划短线。 直角坐标网的坐标系以中央经线投影后的直线为 X 轴，以赤道投影后的直线为 Y 轴，它们的交点为坐标原点。这样，坐标系中就出现了四个象限。纵坐标从赤道算起向北为正、向南为负；横坐标从中央经线算起，向东为正、向西为负。 虽然我们可以认为方里网是直角坐标，大地坐标就是球面坐标。但是我们在一副地形图上经常见到方里网和经纬度网，我们很习惯的称经纬度网为大地坐标，
24、这个时候的大地坐标不是球面坐标，她与方里网的投影是一样的（一般为高斯），也是平面坐标。GIS 中空间坐标系详解在 AO 开发中，经常会碰到空间坐标系统方面的问题，理清楚概念对于我们开发者来说是相当重要的,收集整理了相关的资料，进行了总结，以飨各位。GIS 中坐标系定义是 GIS 系统的基础，GIS 中的坐标系由基准面（Datum）和地图投影（Projection ）两组参数确定。地球椭球体地球是一个表面很复杂的球体，人们以假想的平均静止的海水面形成的“大地体” 为参照，推求出近似的椭球体，理论和实践证明，该椭球体近似一个以地球短轴为轴的椭园而旋转的椭球面，这个椭球面可用数学公式表达，将自然表面
25、上的点归化到这个椭球面上，就可以计算了。 常用的一些椭球及参数 海福特椭球(1910) 我国 52 年以前基准椭球 a=6378388m b=6356911.9461279m =0.33670033670 克拉索夫斯基椭球(1940 Krassovsky) 北京 54 坐标系基准椭球 a=6378245m b=6356863.018773m =0.33523298692 1975 年 I.U.G.G 推荐椭球(国际大地测量协会 1975) 西安 80 坐标系基准椭球a=6378140m b=6356755.2881575m =0.0033528131778 WGS-84 椭球(GPS 全球定位
26、系统椭球、17 届国际大地测量协会) WGS-84 GPS 基准椭球 a=6378137m b=6356752.3142451m =0.00335281006247 Krasovsky_1940 椭球及其相应参数Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian（起始经度）: Greenwich (0.000000000000000000) Datum（大地基准面）: D_Beijing_1954 Spheroid（参考椭球体）: Krasovsky_1940 Semi
27、major Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 地球椭球面上任一点的位置，可由该点的纬度(B)和精度(L)确定，即地面点的地理坐标值，由经线和纬线构成两组互相正交的曲线坐标网叫地理坐标网。由经纬度构成的地理坐标系统又叫地理坐标系。地理坐标分为天文地理坐标和大地地理坐标。天文地理坐标是用天文测量方法确定的，大地地理坐标是用大地测量方法确定的。我们在地球椭球面上所用的地理坐标系属于大地地理坐标系，简
28、称大地坐标系。确定椭球的大小后，还要进行椭球定向，即把旋转椭球面套在地球的一个适当的位置，这一位置就是该地理坐标系的“坐标原点”，是全部大地坐标计算的起算点, 俗称“ 大地原点”。基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京 54 坐标系、西安 80 坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从 1953 年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京 54 坐标系，1978 年采用国际大地测量协会推荐的 1975 地球椭球体建立了我国新的大地坐标系-西安 80 坐标系，目前大地测量基本上仍以北京 54
29、坐标系作为参照，北京 54 与西安 80 坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏联的 Pulkovo 1942、非洲索马里的 Afgooye 基准面都采用了 Krassovsky 椭球体，但它们的基准面显然是不同的。GIS 中地图投影的定义：是为解决由不可展的椭球面描绘到平面上的矛盾，用几何透视方法或数学分析的方法，将地球上的点和线投影到可展的曲面(平面、园柱面或圆锥面 )上，将此可展曲面展成平面，建立该平面上的点、线和地球椭球面上的点、线的对应关系。
30、我国的基本比例尺地形图(1:5 千，1:1 万，1:2.5 万，1:5 万，1:10 万，1:25 万，1:50 万，1:100 万)中，大于等于50 万的均采用高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger) ，又叫横轴墨卡托投影(Transverse Mercator)；小于 50 万的地形图采用正轴等角割园锥投影，又叫兰勃特投影(Lambert Conformal Conic)；海上小于 50 万的地形图多用正轴等角园柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)，我国的 GIS 系统中应该采用与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统。Projection: Gauss_Kruger Par
31、ameters: False_Easting: 500000.000000 False_Northing: 0.000000 Central_Meridian: 117.000000 Scale_Factor: 1.000000 Latitude_Of_Origin: 0.000000 Linear Unit: Meter (1.000000) Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954 Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)
32、 Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000) Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 高斯-克吕格直角坐标 高斯克吕格投影是设想用一个椭圆柱横套在地球椭球的外面，并与设定的中央经线相切。 高斯克吕格投影分带规定:该投影是国家基本比例尺
33、地形图的数学基础，为控制变形，采用分带投影的方法，在比例尺 1：2.5 万-1：50 万图上采用 6分带，对比例尺为 1：1 万及大于1：1 万的图采用 3分带。 6分带法：从格林威治零度经线起，每 6分为一个投影带，全球共分为 60 个投影带，东半球从东经 0-6为第一带，中央经线为 3，依此类推，投影带号为 1-30。其投影代号 n 和中央经线经度 L0 的计算公式为：L0=(6n-3) ；西半球投影带从 180回算到 0，编号为 31-60，投影代号n 和中央经线经度 L0 的计算公式为 L0=360-(6n-3)。3分带法：从东经 130起，每 3为一带，将全球划分为 120 个投影带
34、，东经 130-430， .17830-西经 17830， .130-东经 130。 东半球有 60 个投影带，编号 1-60，各带中央经线计算公式：L0=3n ,中央经线为 3、6.180。西半球有 60 个投影带，编号 1-60，各带中央经线计算公式：L0=360-3n ,中央经线为西经177、.3、0。 我国规定将各带纵坐标轴西移 500 公里，即将所有 y 值加上 500 公里，坐标值前再加各带带号以 18 带为例，原坐标值为 y=243353.5m，西移后为 y=743353.5，加带号通用坐标为y=18743353.5 大地坐标（Geodetic Coordinate）:大地测量中
35、以参考椭球面为基准面的坐标。地面点 P 的位置用大地经度 L、大地纬度 B 和大地高 H 表示。当点在参考椭球面上时，仅用大地经度和大地纬度表示。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角，大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立。地图知识 2：什么是地图的比例尺？地图
36、上某线段的长度与实地相应线段的水平长度之比，称为地图的比例尺。其表现形式有数字比例尺、文字比例尺和图解比例尺。比例尺大于和等于 1：10 万的地图，如 1：10 万、1：5 万、1：2.5 万、1：1 万、1：5 千等的地图可称为大比例尺地图。比例尺小于 1：10 万并大于 1：100万的地图，如 1：25 万、1：50 万等的地图可称为中比例尺地图。比例尺小于和等于 1：100 万的地图，如 1：100 万、1：250 万、1：600 万、1：2000 万等的地图可称为小比例尺地图。地图知识 3：大地测量与地图制图的基本原理地球是一个自然表面极其复杂与不规则的椭球体，而地图是在平面上描述各种
37、制图现象，如何建立地球表面与地图平面的对应关系？ 为解决这一问题，人们引入大地体的概念。大地体是由大地水准面包围而成。大地水准面是假定在重力作用下海水面静止时的平均水面，并设想此面穿过大陆与岛屿，连续扩展形成处处与铅垂线成正交的闭合曲面。由于地壳内部物质密度分布不均匀，大地水准面也有高低起伏。虽然此高低起伏已经不大，比地球自然表面规则得多，但仍不能用简单的数学公式表示。为了测量成果的计算和制图的需要，人们选用一个同大地体相近的可以用数学方法来表达的旋转椭球体来代替，简称地球椭球体。它是一个规则的曲面，是测量和制图的基础。 地球自然表面点位坐标系的确定包括两个方面的内容：一是地面点在地球椭球体面
38、上的投影位置，采用地理坐标系；二是地面点至大地水准面上的垂直距离，采用高程系。图知识 4：什么是 54 北京坐标系？新中国成立后，很长一段时间采用 1954 年北京坐标系统，它与苏联 1942 年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系，相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。到 20 世纪 80 年代初，我国已基本完成了天文大地测量，经计算表明，54 坐标系统普遍低于我国的大地水准面，平均误差为 29 米左右。地图知识 5：什么是 80 西安坐标系？1978 年 4 月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了 1980 年国家大地坐标系。1980 年国家大地
39、坐标系采用地球椭球基本参数为 1975 年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约 60 公里，故称 1980 年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站 19521979 年确定的黄海平均海水面（即 1985 国家高程基准）。 地图知识 6：什么是地心坐标系？以地球的质心作为坐标原点的坐标系称之为地心坐标系，即要求椭球体的中心与地心重合。人造地球卫星绕地球运行时，轨道平面时时通过地球的质心，同样对于远程武器和各种宇宙飞行器的跟踪观测也是以地球的质心作为坐标系的原点，参考坐标系已不能满足精确推算
40、轨道与跟踪观测的要求。因此建立精确的地心坐标系对于卫星大地测量、全球性导航和地球动态研究等都具有重要意义。 地图知识 7：什么是 WGS84 坐标系？WGS84 坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的 Z 轴指向国际时间局（BIH）1984.0 定义的协议地极（CTP）方向，X 轴指向 BIH1984.0 的协议子午面和 CTP 赤道的交点，Y 轴与 Z 轴、X 轴垂直构成右手坐标系，称为 1984 年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。地图知识 12：什么是地理坐标网？为了制作和使用地图的方便，高
41、斯克吕格投影的地图上绘有两种坐标网：地理坐标网和直角坐标网。 在我国 1：1 万1：10 万地形图上，经纬线只以图廓的形式表现，经纬度数值注记在内图廓的四角，在内外图廓间，绘有黑白相间或仅用短线表示经差、纬差 1的分度带，需要时将对应点相连接，就构成很密的经纬网。在 1：20 万1：100 万地形图上，直接绘出经纬网，有时还绘有供加密经纬网的加密分割线。纬度注记在东西内外图廓间，经度注记在南北内外图廓间。 地图知识 13：什么是直角坐标网？直角坐标网是以每一投影带的中央经线作为纵轴（X 轴），赤道作为横轴（Y 轴）。纵坐标以赤道我 0 起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标都是正
42、值。横坐标本应以中央经线为 0 起算，以东为正，以南为负，但因坐标值有正有负，不便于使用，所以又规定凡横坐标值均加 500 公里，即等于将纵坐标轴向西移 500 公里。横坐标从此纵轴起算，则都成正值。然后，以公里为单位，按相等的间距作平行于纵、横轴的若干直线，便构成了图面上的平面直角坐标网，又叫方里网。第一节地图的基本概念 一、地图的定义 地图就是将地理环境诸要素按照一定的数学法则，即一定的投影规则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于平面上的图形，它直观地表达了各种自然和社会现象的空间分布和联系以及在时间上的发展变化。 在表达地理环境的客观实际上，除了平面地图外，还有立体地图、地球仪和块状图等多
43、种形式的地图。其中立体地图的使用，如沙盘地图、塑料压膜地图以及 GIS 软件绘制的块状三维地图在自然保护区的管理上变得越来越普遍。 立体地图与平面地图的不同之处在于投影规则方面的不同，而其他基本特性则和平面地图相似。 二、地图的种类 地图的种类很多，为了便于地图的制作、管理和使用，必须对其进行分类。地图分类主要根据内容、比例尺、制图区域、用途等的不同来进行。 (一)按主题内容分类 按地图内容可将地图分为普通地图和专题地图两大类。 1.普通地图 普通地图是以同等详细程度表示地表各种自然和社会现象的地图，主要内容有水系、地貌、土质、植被(有时也作为专题地图 )、居民点、交通线、境界线及经济文化等要
44、素。普通地图又可按内容的概括程度进一步划分为地形图和地理图。 (1)地形图是按统一图式规范进行测制的，内容详细，几何精度高，可以在图上进行方向、距离、面积、高度、坡度等的测量，也是编制其他地图的原始资料。 (2)普通地理图内容概括程度大，主要反映制图区域的地理特征，几何精度低于地形图，具有一览图的性质。 2.专题地图 是突出表示某一种或几种主题要素或现象的地图。关于专题地图的进一步分类，各专业部门都有自己的划分指标。很不统一。一般按地图学的标准分为自然地图和社会经济地图两类。自然地图又可分为地质图、地貌图、水文图、气候图、土壤图、植被图、动物图等。社会经济图可分为人口图、历史图、经济图、教育科
45、学文化图等。 (二)按比例尺分类 地图比例尺常常是地图内容详细程度和使用范围的主要标志。我国将地图按比例尺划分为大、中、小 3 类。 1.大比例尺地图 一般指大于 1:10 万的地图，多为实测而成的图，其内容详细，几何精度高，可作为规划设计和工程建设的基础资料。 2.中比例尺地图 指小于 1:10 万至大于 1:100 万的地图，它是根据大比例尺地图编绘而成的，内容概括程度较大，可作为总体规划和专业普查之用。 3.小比例尺地图 指小于 1:100 万，包括 1:1 山万的地图，它是根据大比例尺地图编绘而成的，内容概括程度大，主要反映制图区域的总体特征和地理分布规律性，供一般参考用。 (三)按制
46、图区域分类 地图所包括的空间范围有很大区别，有的图包括全世界，有的只包括一个大洲，或一个国家。按地图所包括的空间范围大小进行分类时，总是由总体到局部，由大到小依次予以划分。首先是世界图，其次分为大洲和大洋地图，在大洲(或大陆) 内再接行政区或自然区划分。如按行政区划分时，则依国家、国内的一级行政区等逐级划分。根据行政区划分类有较大意义，因为大多数地图都是按行政区划分为限定范围进行编制的。 (四)按用途分类 地图用途常常是确定地图比例尺、内容和表示方法的依据。按用途分类，可分为国民经济与管理地图、教育科学与文化地图。国民经济与管理地图可以进一步划分为自然资源及其评价地图、人口和劳动力资源及其评价
47、地图、规划图、领航图和道路图等。教育科学与文化地图可进一步划分为教学地图、科学参考地图、文化宣传教育地图和旅游地图等。当然还可以再进一步细分。如教学地图可分为小学用教学地图、中学用教学地图和高等学校用教学地图等。 (五)按地图表现形式分类 按地图表现形式，可分为线划图、影像地图(如卫星影像图、航空照片图) 、立体地图、地球仪、电子地图等。三、地图的比例尺 (一)比例尺的定义 在测绘地图时，必须将实地距离缩小到一定的程度，才能在一定大小的图纸上予以反映。这种将实地距离缩小到若干分之一的比例，称为地图比例尺。因此，可以将地图比例尺定义为:图上某线段的长度与实地相应直线水平距离 之比。也就是说。图上
48、一个长度单位代表实际长度的比例。 例如 A、B 两点在地图上的长度为 1.5cm，实地相应直线的水平距离为 750m(750000cm)，则其: 比例尺=1.5:75000=l:50000 地图的比例尺不同，地图内容的详略程度也不同。比例尺越大，实际景物缩小的倍数越小，地图的内容越详细，精度越高;反之，地图内容越概略，精度越低。 (二比例尺的表示形式 地图比例尺常见的有以下几种: 数字式。如 l:10000 或 1/l0000。 文字说明。如在地图的注记上说明 1cm 等于 1km 等等。 图解式。通常使用直线比例尺。它是在地图的适当位置上绘一直线，并在直线上截取若干长度相等的线段作为比例尺的
49、基本单位，一般为 lcm 或 2cm。在每个刻度上标明所代表的实际距离。整个比例尺有主尺相副尺两个部分。主尺部分包括若千个基本单位，位于右边，并从 0 向右计数;副尺为一个基本单位，位于左边，分成 10 或 5 个等分，并从 0 向左记数。主尺用来测读完整基本单位长度，而副尺用来测读不完整基本单位长度。副尺上的每一等分还可根据实际情况用肉眼进行判断。图解式比例尺给使用者提供了一种直接便捷测读距离的方法。图 6-1 是我国 1:10 万地形图常用图解式比例尺的例子。 (三)比例尺精度 地图比例尺的大小与其表示内容的详略和精度有关，因此，在选用地图时，需要明确各种不同比例尺地图所能达到的最大精度。正常人的视力，在 25cm 的明视距离，视角为 1的条件下，可以分辨图上距离大于 0.lm 的两个点，若相距小于 0.1mm,就很难分辨了。因此，图上距离 0.
